ASCT2介导的谷氨酰胺代谢在OPMD癌变中的作用研究

ASCT2, a new identified neutral amino acid exchanger, which is the major glutamine transporter in cancer cells. Previous studies have reported that the glutamine uptake mediated by ASCT2 is important for cancer cell growth in lung cancer, neuroblastoma, melanoma, head and neck cancer and prostate cancer. However, the role of ASCT2-mediated Glutaminolysis during the Carcinogenesis of Oral Leukoplakia has not been determined untill now. In our prious study, we observed that the increase of glutaminolysis mediated by higher ASCT2 may contributie to the carcinogenesis oral leukoplakia. Moreover, ASCT2 knock-down could significantly inhibit tumor growth and metastasis of OSCC. Therefore, this study was designed to determine the critical role of glutaminolysis mediated by ASCT2 in the malignant transformation of OLK and succedent invasion and metastasis of OSCC in Vitro and Vivo. It will help us to understand the validity and feasibility of ASCT2 to prevent the maliganant transformation of OLK and the invasion of OSCC.

转运体ASCT2在多种肿瘤细胞谷氨酰胺的摄取、转运过程中发挥着主要作用，是肿瘤细胞代谢谷氨酰胺的关键环节之一。然而，ASCT2及其介导的谷氨酰胺代谢在口腔潜在恶性病变（OPMDs）恶化及随后的肿瘤侵袭与转移过程中的作用并未明确。申请人前期研究发现，ASCT2表达水平在正常组织、口腔潜在恶性病变口腔白斑（OLK）、口腔鳞癌（OSCC）组织中逐渐增高，同时靶向干扰ASCT2表达可有效抑制OSCC细胞谷氨酰胺代谢，从而抑制肿瘤细胞的生长与侵袭。据此，申请人做出如下科学假说：高表达的ASCT2介导了OLK组织谷氨酰胺的代谢增加，进而促进了OLK癌变以及随后的肿瘤侵袭与转移。因此，本项目拟利用小鼠模型与临床样本，从体内外研究ASCT2在OLK发生、癌变过程以及随后肿瘤侵袭与转移中的重要作用，从而探讨以ASCT2为靶点阻断OLK癌变、防治OSCC的有效性及可行性。

本项目严格按照原定计划开展研究工作，已基本完成了预定研究内容。课题组现有研究结果表明，转运体ASCT2介导的谷氨酰胺代谢参与了口腔潜在恶性疾病 (OPMDs)的发生和癌变进程，在癌前病变阶段谷氨酰胺代谢具有抑制疾病演进的功能，而在癌症阶段则表现促癌作用，且靶向干预ASCT2具有治疗口腔鳞状细胞癌 (OSCC)的应用潜能。主要结果已发表高质量SCI论著5篇（总IF值25分，包括已接受1篇），并撰写高水平SCI综述3篇（总IF值20分），具体如下：（1）本研究证实谷氨酰胺转运体ASCT2在正常口腔黏膜、口腔白斑 (OLK)及OSCC中表达依次升高，且生存分析表明ASCT2是OSCC患者预后不良的重要因素；（2）利用课题组原创性构建的口腔上皮ASCT2条件性敲除鼠，我们成功构建的4NQO诱导小鼠OSCC模型，初步实验结果显示靶向敲除ASCT2可促进OLK的进展与癌变，研究结果强烈提示ASCT2介导的谷氨酰胺代谢在OLK癌变过程中具有重要的抑癌作用，相关的分子机制研究正在开展中；（3）为进一步了解ASCT2介导的谷氨酰胺代谢在OSCC发生发展过程中的的作用和相关机制，我们通过体内外研究发现OSCC细胞ASCT2表达明显上调，且与其谷氨酰胺依赖性相关，靶向干扰OSCC细胞中ASCT2表达可显著抑制肿瘤细胞的生长，可减少细胞胞内谷胱甘肽 (GSH)合成，导致胞内ROS水平升高而促进细胞凋亡，而GSH类似物N-乙酰半胱氨酸（NAC）可逆转靶向干扰ASCT2表达对OSCC细胞的促凋亡和抑制增殖作用；小鼠移植瘤实验则进一步证明靶向干扰ASCT2表达可抑制OSCC肿瘤生长，表明ASCT2可能是OSCC的的潜在治疗靶点。此外，我们研究发现：（4）ASCT2介导的谷氨酰胺代谢在CCL2促进头颈鳞状细胞癌 (HNSCC)细胞迁移中具有重要作用：①通过激活上皮间充质转化促进OSCC细胞侵袭迁移；②靶向CCL2-CCR4信号轴抑制HNSCC细胞迁移；（5）ASCT2介导的谷氨酰胺代谢可促进口腔扁平苔藓上皮细胞增殖并抑制细胞凋亡；（6）靶向口腔上皮细胞TLR-4促进牙周炎骨免疫稳态的修复。总之，本项目研究结果表明，ASCT2介导的谷氨酰胺代谢在OPMDs发病不同阶段生物学功能存在差异，靶向干预ASCT2表现出显著的抗癌应用潜能。